包含多功能催化剂的尾气处理系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于处理稀燃发动机尾气的尾气处理系统，其中所述尾气包含烃和NOx，该尾气处理系统包括：(i)将烃注入尾气料流中的装置；(ii)包括基材和提供在该基材上的催化剂涂层的柴油氧化催化剂(DOC)，其中该催化剂涂层包含一种或多种铂族金属，其中该一种或多种铂族金属包含铂；(iii)将含氮还原剂注入尾气料流中的装置；和(iv)包括氧化催化剂和用于选择性催化还原NOx的选择性催化还原(SCR)催化剂的多功能催化剂(MFC)，其中该MFC包括基材和提供在该基材上的催化剂涂层，其中该催化剂涂层包含该氧化催化剂和该SCR催化剂，其中该氧化催化剂包含一种或多种铂族金属，其中该一种或多种铂族金属包含钯和/或铂，并且其中该SCR催化剂包含负载有铜和/或铁的沸石材料；其中该烃注入装置、该DOC、该含氮还原剂注入装置和该MFC顺次位于尾气管道中，其中该将烃注入尾气料流中的装置位于该DOC的上游，其中该DOC位于该MFC的上游并且其中该将含氮还原剂注入尾气料流中的装置位于该DOC和该MFC之间。此外，本发明专利技术涉及一种使用本发明专利技术的尾气处理系统处理尾气的方法以及一种制备本发明专利技术的尾气处理系统的方法。系统的方法。系统的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含多功能催化剂的尾气处理系统
[0001]本专利技术通常涉及选择性催化还原(SCR)催化领域，尤其是在汽车应用中。更具体而言，本专利技术涉及一种处理稀燃发动机尾气的系统，包括柴油氧化催化剂、烃注入装置和/或氮还原剂注入装置以及包含SCR催化剂和另一氧化催化剂的多功能催化剂。此外，本专利技术涉及一种使用本专利技术的尾气处理系统处理尾气的方法以及一种制备本专利技术的尾气处理系统的方法。
[0002]氮氧化物(NO
x
)的有害组分导致大气污染。NO
x
含于废气，如来自内燃机(例如在汽车和卡车中)、燃烧装置(例如由天然气、油或煤加热的发电厂)和硝酸生产厂的废气中。使用各种处理方法来降低尾气中的NO
x
并且因此降低大气污染。一种类型的处理涉及催化还原氮氧化物。存在两种方法：(1)其中将一氧化碳、氢气或低级烃用作还原剂的非选择性还原方法；和(2)其中将氨或氨前体用作还原剂的选择性还原方法。在选择性还原方法中，可以用少量还原剂实现氮氧化物的高度除去。
[0003]该选择性还原方法称为SCR(选择性催化还原)方法。该SCR方法使用还原剂(例如氨或氨前体)在大气氧存在下对氮氧化物催化还原，导致主要形成氮气和蒸汽：
[0004]4NO+4NH3+O2→
4N2+6H2O(标准SCR反应)
[0005]2NO2+4NH3→
3N2+6H2O(缓慢SCR反应)
[0006]NO+NO2+2NH3→
2N2+3H2O(快速SCR反应)
[0007]该方法被认为是用于从发动机尾气除去氮氧化物的最可行技术之一。在典型的尾气中，氮氧化物主要由NO构成(>90％)，后者在氨存在下通过该SCR催化剂转化成氮气和水(标准SCR反应)。NH3是最有效的还原剂之一，尽管尿素也可以用作氨前体。该SCR方法中所用催化剂通常应在例如低于200℃到600℃或更高的宽温度范围内具有良好催化活性。在烟灰过滤器的再生过程中和SCR催化剂的再生过程中通常会遇到更高温度。对于烟灰过滤器，再生是指定期需要除去过滤器内积聚的烟灰。大于500℃的温度通常需要20分钟或更长以有效燃烧烟灰。在发动机正常操作过程中不会遇到该类温度。
[0008]随着时间的推移收集尾气的次要组分或者它们与该SCR催化剂相互作用，随着时间的推移降低该催化剂的有效性。为了维持高效力，需要定期除去这些污染物。例如，硫氧化物可以与氨反应而形成硫酸铵，后者阻断该催化剂上的活性位点，导致活性损失。还有，SCR催化剂在低于约300℃的温度下长期操作可能导致烃类在催化剂表面上积聚。最终这些烃类也阻断活性位点，导致催化活性损失。
[0009]考虑到该SCR催化剂的污染，定期需要更高温度以除去这些和其他污染物并维持高催化效力。达到再生SCR催化剂的温度要求加入烃及其在该SCR催化剂上游的氧化催化剂上的氧化，以将尾气温度提高到其中该SCR催化剂可以发生脱硫的点。这样做时，该氧化催化剂的烃逃逸出来和逃逸到该选择性催化还原催化剂上可能导致结焦并且因此导致该SCR组分的失活。此外，在该氧化催化剂上以此方式产生放热也可以在该SCR催化剂消除NOx的活性不够时用来将其加热，其中所述步骤可能同样导致烃逃逸及其随后在该SCR组分上结焦。
[0010]WO 2018/224651 A2涉及一种尾气处理系统，其中所述文献尤其公开了一种尾气
处理系统，其包括为包含钯的DOC的第一催化剂以及在其下游的SCR催化剂，其中所述SCR催化剂包含含有铜和/或铁的沸石材料。根据WO 2018/224651 A2的优选实施方案，该DOC不含铂且位于其下游的该SCR催化剂包含优选为钯的铂族金属。所述文献进一步教导离开该DOC的HC逃逸可以由位于其下游的该SCR催化剂处理，其中不含钯的SCR催化剂就烃类消除而言显著好于含有钯的SCR催化剂。
[0011]另一方面，WO 2019/159151 A1涉及一种包括紧密耦合SCR催化剂和位于其下游的DOC的尾气处理系统。
[0012]WO 2014/151677 A1公开了一种分区DOC及其在包括位于该DOC下游的SCR的系统中的用途。
[0013]US 2011/078997 A1公开了涂敷由Pd/氧化铝淤浆的SCR负载过滤器。
[0014]WO 2016/160953 A1公开了一种催化颗粒过滤器，其包含两个SCR催化剂涂层以及随后的铂族金属第三涂层。
[0015]鉴于当前技术，仍然需要可以减轻现有技术缺点的尾气处理系统。尤其需要一种可以有效避免该SCR催化剂由于来自位于其上游的氧化催化剂的烃逃逸而结焦，但仍对NOx的选择性催化还原显示出高效力并且可以长时间维持的尾气处理系统。
[0016]详细描述
[0017]因此，本专利技术的目的是要提供一种改进的尾气处理系统，尤其是就该SCR催化剂的抗结焦能力而言。因此，惊人地发现来自SCR催化剂的烃逃逸以及其由于来自位于其上游的氧化催化剂的烃逃逸而结焦二者可以通过在该SCR催化剂中包括铂族金属，尤其是钯以提供多功能催化剂(MFC)而显著降低。尤其惊人地发现所述出人意料的技术效果在其中该氧化催化剂相对于内燃机位于紧密耦合位置的情况下特别显著，结果考虑到在该尾气系统所述位置的尺寸限制由于其体积减小而倾向于更大的烃逃逸。
[0018]因此，本专利技术涉及一种用于处理稀燃发动机尾气的尾气处理系统，其中所述尾气包含烃和NOx，该尾气处理系统包括：
[0019](i)将烃注入尾气料流中的装置；
[0020](ii)包括基材和提供在该基材上的催化剂涂层的柴油氧化催化剂(DOC)，其中该催化剂涂层包含一种或多种铂族金属，其中该一种或多种铂族金属包含铂，优选铂和钯，优选由其构成；
[0021](iii)将含氮还原剂注入尾气料流中的装置；和
[0022](iv)包括氧化催化剂和用于选择性催化还原NOx的选择性催化还原(SCR)催化剂，优选由其构成的多功能催化剂(MFC)，其中该MFC包括基材和提供在该基材上的催化剂涂层，其中该催化剂涂层包含该氧化催化剂和该SCR催化剂，其中该氧化催化剂包含一种或多种铂族金属，其中该一种或多种铂族金属包含钯和/或铂，优选钯，优选由其构成，并且其中该SCR催化剂包含负载有铜和/或铁，优选铜的沸石材料；
[0023]其中该烃注入装置、该DOC、该含氮还原剂注入装置和该MFC顺次位于尾气管道中，
[0024]其中该将烃注入尾气料流中的装置位于该DOC的上游，其中该DOC位于该MFC的上游并且其中该将含氮还原剂注入尾气料流中的装置位于该DOC和该MFC之间。
[0025]优选在该尾气处理系统中没有其他组分位于根据(i)的烃注入装置和根据(ii)的DOC之间，其中优选在该尾气处理系统中没有其他组分位于根据(i)的烃注入装置和根据
(ii)的DOC之间以及根据(ii)的DOC和根据(iii)的含氮还原剂注入装置之间以及根据(iii)的含氮还原剂注入装置和根据(iv)的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于处理稀燃发动机尾气的尾气处理系统，其中所述尾气包含烃和NOx，所述尾气处理系统包括：(i)将烃注入尾气料流中的装置；(ii)包括基材和提供在该基材上的催化剂涂层的柴油氧化催化剂(DOC)，其中所述催化剂涂层包含一种或多种铂族金属，其中所述一种或多种铂族金属包含铂；(iii)将含氮还原剂注入尾气料流中的装置；和(iv)包括氧化催化剂和用于选择性催化还原NOx的选择性催化还原(SCR)催化剂的多功能催化剂(MFC)，其中所述MFC包括基材和提供在所述基材上的催化剂涂层，其中所述催化剂涂层包含所述氧化催化剂和所述SCR催化剂，其中所述氧化催化剂包含一种或多种铂族金属，其中所述一种或多种铂族金属包含钯和/或铂，并且其中所述SCR催化剂包含负载有铜和/或铁的沸石材料；其中所述烃注入装置、所述DOC、所述含氮还原剂注入装置和所述MFC顺次位于尾气管道中，其中所述将烃注入尾气料流中的装置位于所述DOC的上游，其中所述DOC位于所述MFC的上游并且其中所述将含氮还原剂注入尾气料流中的装置位于所述DOC和所述MFC之间。2.权利要求1的尾气处理系统，其中在所述尾气处理系统中没有其他组分位于根据(i)的烃注入装置和根据(ii)的DOC之间。3.权利要求1或2的尾气处理系统，其中所述尾气处理系统进一步包括位于根据(ii)的DOC上游的稀燃发动机。4.权利要求3的尾气处理系统，其中根据(ii)的DOC紧密耦合于所述稀燃发动机。5.权利要求3或4的尾气处理系统，其中根据(i)的将烃注入尾气料流中的装置位于所述稀燃发动机和根据(ii)的DOC之间。6.权利要求1
‑
5中任一项的尾气处理系统，其中根据(ii)将所述催化剂涂层分成限定上游区的催化入口涂层和限定下游区的催化出口涂层，其中所述DOC的基材具有入口端、出口端、在入口端和出口端之间延伸的基材轴长和多个由基材内壁限定的通道；其中所述多个通道的内壁包括由入口端延伸到入口涂层端的催化入口涂层，由此限定入口涂层长度，其中所述入口涂层长度为基材轴长的x％，其中0<x<100；其中所述多个通道的内壁包括由出口端延伸到出口涂层端的出口涂层，由此限定出口涂层长度，其中所述出口涂层长度为基材轴长的(100
‑
x)％；其中所述入口涂层长度限定所述DOC的上游区并且所述出口涂层长度限定所述DOC的下游区；其中所述入口涂层包含一种或多种铂族金属，其中所述一种或多种铂族金属包含铂；其中所述出口涂层包含一种或多种铂族金属，其中所述一种或多种铂族金属包含铂。7.权利要求6的尾气处理系统，其中根据(ii)所述DOC的入口涂层中所含铂族金属的总负载量在0.18
‑
2.83g/L(5
‑
80g/ft3)范围内。8.权利要求6或7的尾气处理系统，其中根据(ii)所述DOC的入口涂层具有在5:1
‑
1:5范围内的Pt/Pd重量比。9.权利要求6
‑
8中任一项的尾气处理系统，其中根据(ii)所述DOC的出口涂层中所含铂
族金属的总负载量作为元素铂族金属计算在0.035
‑
2.47g/L(1
‑
70g/ft3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：